Функции и типы шин
1. Функция шины
Шина: проводник, соединяющий большие электрическийВсе оборудование, такое как генераторы и трансформаторы, а также различные электрические устройства в распределительном оборудовании на всех уровнях электростанций и подстанций.
Функция шины заключается в том, чтобы собирать, распространять и передавать электрическая энергия.
К шинам относятся: главная шина и соединительные провода основного оборудования, шина переменного тока системы электропитания станции, шина постоянного тока системы постоянного тока и малая шина вторичной части.
2. Тип структуры автобус
(1) Открытая шина
1. Классифицируется по материалам, используемым для изготовления шин.
Медная шина: Медь обладает такими преимуществами, как высокая проводимость, высокая механическая прочность и коррозионная стойкость, но имеет множество важных промышленных применений, характеризующихся низким объемом производства и высокой ценой. Поэтому она в основном используется в зонах, подверженных коррозии (например, вблизи химических заводов или в прибрежных районах).
Алюминиевая шина: Алюминий обладает проводимостью, уступающей только меди, он легкий, недорогой и высокоэффективный. Он широко используется в оборудовании для распределения электроэнергии внутри и вне помещений.
Шина из алюминиевого сплава: Существует два типа: алюминиево-марганцевые и алюминиево-магниевые сплавы. Алюминиево-марганцевые шины обладают высокой токовой нагрузкой, но низкой прочностью и могут широко использоваться с определенными мерами усиления; алюминиево-магниевые шины обладают высокой механической прочностью, но низкой токовой нагрузкой, их трудно сваривать, и у них ограниченный диапазон применения.
Стальная шина: Сталь обладает высокой механической прочностью, но плохой проводимостью и используется только в высоковольтных цепях малой мощности (например, в цепях трансформаторов напряжения и высоковольтной стороне трансформаторов малой мощности на электростанциях), низковольтных цепях с рабочим током не более 200 А, цепях постоянного тока и цепях заземляющих устройств.
2. Классифицируйте по форме поперечного сечения шины.
Шина прямоугольного сечения: Обычно используется в оборудовании для распределения электроэнергии внутри помещений с непрерывным рабочим током 4000 А или ниже и напряжением 35 кВ или ниже. Преимущества: хорошее рассеивание тепла, незначительный поверхностный эффект, простота установки и удобное подключение. Соотношение длин сторон прямоугольных шин обычно составляет 1:12, 1:5.
Площадь поперечного сечения одинарная шина Размеры не должны превышать 10 × 120 = 1200 мм. При одинаковой площади поперечного сечения и допустимой температуре нагрева прямоугольные шины имеют более высокий допустимый рабочий ток, чем круглые шиныКогда рабочий ток превышает допустимый ток для одной шины с максимальным поперечным сечением, на опорном изоляторе для каждой фазы можно закрепить две или три прямоугольные шины, при этом расстояние между шинами должно быть равно толщине одной шины для обеспечения хорошего теплоотвода. Количество прямоугольных шин на фазу не должно превышать трех.
Шина круглого сечения: Используется в наружном электрораспределительном оборудовании напряжением 110 кВ и выше для предотвращения коронного разряда.
Шина щелевого сечения: Обычно используется в оборудовании для распределения электроэнергии с непрерывным рабочим током 4000–8000 А и напряжением ниже 35 кВ. преимущество: Равномерное распределение тока, низкий скин-эффект, хорошие условия охлаждения, высокая степень использования металлических материалов и высокая механическая прочность.
Трубчатая шина: Обычно используется в оборудовании для распределения электроэнергии с непрерывным рабочим током более 8000 А и напряжением 110 кВ и выше. Преимущества: малый скин-эффект, высокое напряжение коронного разряда, высокая механическая прочность и хорошие условия теплоотвода.
Витая круглая гибкая шина: Многожильный алюминиевый провод со стальным сердечником состоит из множества жил алюминиевой проволоки, обмотанных вокруг внешнего слоя одной или нескольких жил стальной проволоки, и обычно используется в наружном распределительном оборудовании напряжением 35 кВ и выше. Композитный провод, состоящий из множества многожильных алюминиевых проводов, закрепленных на кольце, используется для соединения генератора с внутренним распределительным оборудованием или наружным главным трансформатором.
(2) Закрытая шина
Закрытая шина: шина заключена в корпус и используется для соединения проводов между крупными генераторными установками мощностью более 200 МВт, генераторами и трансформаторами, а также ответвлениями, такими как силовые и высоковольтные трансформаторы электростанций.
1. Типы конструкций закрытых шин
Разделены по материалу корпуса: шины с пластиковым корпусом и шины с металлическим корпусом.
В зависимости от конструктивного соединения между оболочкой и шиной:
Неизолированная фазная шина в закрытом корпусе: трехфазная шина устанавливается в общем корпусе без фазных пластин, что может лишь предотвратить загрязнение изоляторов и возникновение коротких замыканий на шине из-за внешних воздействий, но не исключает возможности фазных коротких замыканий, а также не снижает генерацию фазного электрического напряжения и тепловыделение стальных конструкций.
Раздельнофазная закрытая шина: трехфазная шина устанавливается внутри металлического корпуса с металлическими (или изоляционными) перегородками между фазами, что позволяет эффективно предотвращать замыкания фаз и в определенной степени снижать электрическую нагрузку на шину и нагрев окружающей стальной конструкции. Однако все же существует вероятность возникновения фазового короткого замыкания из-за прогорания фазной перегородки вследствие однофазного заземления.
Раздельная по фазам закрытая шина: каждый фазный проводник заключен в отдельный алюминиевый круглый корпус. В зависимости от способа соединения секций металлического корпуса, шины делятся на два типа: с сегментированной изоляцией и с полным соединением.
2. Базовая структура полностью соединенной фазоразделенной закрытой шины
Состав: токонесущий проводник, поддерживающий изолятор, защитный кожух, фитинги, уплотнительное перегородочное устройство, устройство компенсации расширения, плата защиты от короткого замыкания, компоненты опоры кожуха.
Токонесущий проводник: обычно изготавливается из алюминия, с использованием полой конструкции для уменьшения поверхностного эффекта. При высоких токах могут использоваться круглые трубчатые шины с водяным охлаждением.
Опоры изоляторов: Использование многогранной конструкции для увеличения расстояния утечки позволяет поддерживать каждую точку опоры от одного до четырех изоляторов. Как правило, используется конструкция с тремя изоляторами, что обеспечивает хорошие показатели прочности, простоту монтажа и обслуживания, а также возможность использования легких изоляторов.
Защитный корпус: изготовлен из алюминиевой пластины толщиной 5,8 мм в форме круглой трубки, с отверстиями для обслуживания и наблюдения.
Устройство компенсации расширения: приваренное устройство компенсации расширения, устанавливаемое в определенном диапазоне длин; устройства компенсации расширения с винтовым соединением следует устанавливать в соответствующих местах подключения к оборудованию.
Герметичное разделительное устройство: Закрытая шина расположена вблизи генераторного конца, главного трансформаторного терминала и терминала высоковольтного трансформатора электростанции. В качестве герметичного разделительного устройства используется изоляционная плита большого диаметра, а для герметизации и поддержания микро-положительного давления в зоне используется резиновое кольцо.
3. Характеристики полностью соединенной фазоразделенной закрытой шины
преимущество:
(1) Корпуса каждой фазы разделены для обеспечения безопасной и надежной работы, а шина заключена внутри корпуса, что исключает воздействие окружающей среды и внешних факторов и предотвращает межфазные короткие замыкания. В то же время корпус заземлен в нескольких точках, что обеспечивает безопасность персонала, контактирующего с корпусом.
(2) Потери и тепловыделение в стальной конструкции вблизи шины значительно снижаются благодаря короткому замыканию трехфазной оболочки. Сопротивление алюминиевой оболочки очень мало, и на оболочке индуцируется циркулирующий ток, аналогичный по величине току шины, но противоположный по направлению. Экранирующий эффект циркулирующего тока снижает магнитное поле вне оболочки до менее чем 10% от поля открытой шины, и тепловыделением стальной конструкции вне оболочки можно пренебречь.
(3) При коротком замыкании электрическая сила между шинами значительно уменьшается, а расстояние между изоляторами может быть увеличено. Когда через шину проходит трехфазный ток короткого замыкания, магнитное поле, создаваемое током одной фазы, ослабляется экранированием ее внешней оболочки циркулирующим током, а оставшееся магнитное поле проникает во внешнюю оболочку другой фазы. Оно также экранируется вихревыми токами внешней оболочки этой фазы, что приводит к значительному ослаблению магнитного поля, проникающего в оболочку. Электрическая сила, действующая на шину этой фазы, может быть, как правило, уменьшена примерно до 1/4 от электрической силы открытой шины. В то же время электрическая мощность между оболочками также значительно уменьшается.
(4) Пропускная способность шины может быть большой, и как шина, так и корпус могут служить трубопроводами для принудительного охлаждения.
Недостатки:
(1) Потребление цветных металлов увеличилось примерно в - раз.
(2) Оболочка создает потери, и потери мощности шины увеличиваются примерно в - раз.
(3) При плохих условиях теплоотвода проводника шины пропускная способность шины с тем же поперечным сечением уменьшается.
(3) Изолированная шина
Изолированная шина: состоит из проводников, бумажной изоляции с эпоксидным покрытием, заземляющего экрана, концевого экрана, концевого фланца и клеммных блоков. Она наиболее подходит для компактных подстанций, подземных подстанций и подстанций метрополитена, обеспечивая уменьшенную занимаемую площадь и надежную работу.
Основные преимущества:
(1) Изолированная шина полностью изолирована, и фазовый сдвиг не ограничен уровнем напряжения, а зависит только от размеров установки. Фазовый сдвиг значительно уменьшен, что обеспечивает надежную работу.
(2) В зависимости от величины проходящего через нее тока можно спроектировать единую изолированную шину, которая сможет удовлетворить требованиям для любого тока и избежать проблемы дисбаланса тока, возникающей при использовании нескольких кабелей одновременно при больших токах.
(3) Заливка изоляционного слоя изолированной шины без использования форм преднамеренно позволяет регулировать форму и размер шины в соответствии с различными потребностями.
(4) Использование устройств для соединения изолированных шин делает монтаж изолированных шин очень гибким, позволяя произвольно сегментировать и комбинировать их в зависимости от различных пространственных положений и монтажных размеров, а также компенсировать некоторые отклонения в монтажных размерах, вызванные определенными причинами.
3. Монтаж и техническое обслуживание шин
1. Обработка и производство шин
(1) Выпрямление жесткая шина
Перед использованием жёсткой шины необходимо проверить её поверхность на гладкость и ровность, а также убедиться в отсутствии трещин, деформаций или искажений. Если шина имеет определённую степень изгиба и скручивания, её необходимо выпрямить.
(2) Обрезка шин
Конкретный размер жесткой шины обычно определяется исходя из условий на объекте. Ручная резка выполняется с помощью стальной пилы, а механическая резка может производиться с использованием пильных станков, электрических ножниц и т. д. При резке материала необходимо оставлять достаточный запас для шины.
Конструкция гибкой шины требует соблюдения заданного в проекте значения провисания и обеспечения того, чтобы самая нижняя точка трехфазной шины находилась на одном уровне. При наличии под шиной выключателя ножничного типа требования еще строже. При резке проводов концы должны быть связаны, а срезанная поверхность должна быть аккуратной, без заусенцев и перпендикулярной к жиле провода. При использовании шлифовального станка для резки провод следует зажимать на зажиме стола шлифовального станка. Для резки алюминиевых жил обычно используются ручные пилы, и строго запрещено повреждать стальной сердечник во время резки. При распиловке алюминиевой жилы до самого внутреннего слоя можно распилить только 2-ю и 3-ю части алюминиевой жилы, а затем отрезать их вручную.
(3) Изгиб жесткой шины
Соединения и локальные участки жесткой шины могут иметь различную форму, в основном включающую плоские изгибы, вертикальные изгибы, витые изгибы и изгибы типа «утиная шея». Максимальное отклонение от параллельности с обеих сторон равноудаленного изгиба не должно превышать 3 мм. Изогнутая часть должна быть свободна от трещин и явных складок.
(4) Обработка контактной поверхности шины
Способы обработки: ручные и механические.
Обработанная контактная поверхность очищается проволочной щеткой для удаления поверхностного оксидного слоя, а затем покрывается слоем электротехнической композитной смазки. Поверхность, перекрывающая слой серебрения, не должна обрабатываться напильником. Обработка контактной поверхности шины должна обеспечить гладкость и отсутствие оксидной пленки. Допустимое уменьшение поперечного сечения после обработки не должно превышать 5 для алюминиевых шин и 3 для медных шин.